郵件分揀模擬系統(tǒng)PLC控制論文

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1、精品 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文） 郵件分揀模擬系統(tǒng)PLC控制 班 級(jí) 專 業(yè) 電 氣 自 動(dòng) 化 教 學(xué) 系 機(jī) 電 系 指導(dǎo)老師 完成時(shí)間 年 月 日至 年 月 日 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院（論文） 郵件分揀模擬系統(tǒng)PLC控制

2、摘 要 本文主要設(shè)計(jì)了郵件自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)，首先通過(guò)條碼掃描器掃描條碼信息，然后將掃描的信息傳給撥碼器，經(jīng)過(guò)撥碼器將信息轉(zhuǎn)換成PLC可以接受的數(shù)字信息。再通過(guò)PLC控制，實(shí)現(xiàn)郵件的自動(dòng)分揀，從而提高郵件分揀的效率，減少了人工操作的麻煩。系統(tǒng)中模擬分揀五個(gè)地區(qū)的郵件，通過(guò)系統(tǒng)控制，將郵件傳送到各個(gè)代表唯一地址的郵箱中。該系統(tǒng)分為郵件軟件識(shí)別系統(tǒng)和PLC控制分揀系統(tǒng)兩部分，其設(shè)計(jì)過(guò)程包括流程圖，原理圖，主電路圖，觸摸屏等等 。 關(guān)鍵詞：PLC，郵件，分揀系統(tǒng), 觸摸屏 目 錄 1 緒論 1 2 郵

3、件分揀PLC控制系統(tǒng) 2 2.1控制要求 2 2.2結(jié)構(gòu)示意圖 3 3系統(tǒng)硬件組成 4 3.1條形碼掃描器 4 3.2撥碼器 4 3.3PLC選擇 4 3.4觸摸屏 4 4系統(tǒng)軟件組成 5 4.1控制流程圖 5 4.2 I/O接口 6 4.3 PLC外部接線圖 7 4.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 9 4.5觸摸屏界面 11 4.5.1 觸摸屏操作流程 11 4.6 梯形圖 20 致 謝 28 參考文獻(xiàn) 29 II 1 緒論 郵件分揀機(jī)系統(tǒng)改變了人工分揀的工作方式，極大提高了效率。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來(lái)，可編程控制器（PL

4、C）從無(wú)到有實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到儲(chǔ)存的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制，過(guò)程控制，及集散控制等各種任務(wù)的跨越。它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，體積小，重量輕，能耗低等一系列的優(yōu)點(diǎn)。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。與計(jì)算機(jī)，通信技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱。PLC控制的郵件分揀技術(shù)，這是基于科技，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，研發(fā)并不斷完善的。 總之，郵件分揀系統(tǒng)改變了人工分揀的工作方式，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分揀，

5、極大地提高了工作效率。未來(lái)幾年，隨著全國(guó)郵政綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)的建成和中心局體制的加速實(shí)施，我國(guó)郵政在機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑷〉酶蟮倪M(jìn)步。 2 郵件分揀PLC控制系統(tǒng) 2.1控制要求 本系統(tǒng)為五種郵件的模擬分揀系統(tǒng)。啟動(dòng)后綠燈L1亮表示可以進(jìn)郵件。條形掃描器讀取郵碼，傳送給撥碼器。四位撥碼器模擬郵件的郵碼，從撥碼器讀到的郵碼正常值為1、2、3、4表示被檢測(cè)郵件為所要求的四種之一，則紅燈L2亮，主電機(jī)m運(yùn)行。將郵件分揀至對(duì)應(yīng)的1、2、3、4區(qū)郵件內(nèi)，之后L2燈滅，L1燈亮，表示可以繼續(xù)分揀郵件。若被檢郵件不是所要求的四種之一，傳送帶一直運(yùn)

6、行，將郵件投入5區(qū)郵箱。 四位撥碼盤(pán)ABCD鍵組合用PLC常開(kāi)開(kāi)關(guān)表示，與PLC四個(gè)接線端相連，當(dāng)四位撥碼盤(pán)ABCD值為：1000、0100、0010、0001時(shí)分別表示郵碼1、2、3、4。而當(dāng)四位撥碼盤(pán)ABCD共有2^4=16種不同的組合方案，因此除上面的4種外還有12種組合，視為郵碼5。若四位撥碼盤(pán)ABCD值為1000、0100、0010、0001則紅燈L2亮，電機(jī)M電機(jī)運(yùn)行，將郵件1、2、3、4揀至對(duì)應(yīng)的郵箱去，之后紅燈L2滅，綠燈L1亮可以繼續(xù)郵件分揀。若四位撥碼盤(pán)ABCD的值：0000、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1

7、111時(shí)則紅燈L2閃爍，表示不是所要求的郵件，傳送帶一直運(yùn)行，投入5區(qū)郵箱。 四 位 撥 碼 器 條碼掃描器 FX2N—64MR X1 X2 X3 X4 X30 圖2.1 PLC端口與外部連線圖 2.2結(jié)構(gòu)示意圖 M4 M5 郵件 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 M1 M2 M3 一區(qū) 二 區(qū) 三區(qū) 四區(qū) 五區(qū) SQ5

8、 SQ11 SQ20 SQ10 SQ19 啟動(dòng) L2 L1 進(jìn)郵件 檢郵件 SQ18 SQ17 SQ16 SQ6 SQ7 SQ9 SQ8 圖2.2 郵件分揀系統(tǒng)模擬圖 如圖2-1所示，M5為主電機(jī)，控制傳送帶運(yùn)行，M1~M4四個(gè)電機(jī)控制四個(gè)推桿推送郵件，SQ1~SQ4

9、是四個(gè)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)郵件，SQ6~SQ10是五個(gè)模擬地區(qū)的接近開(kāi)關(guān)，SQ16~SQ20是五個(gè)模擬地區(qū)清零檢測(cè)，SQ5是檢測(cè)復(fù)位時(shí)郵件到位的檢測(cè)開(kāi)關(guān)，SQ11為復(fù)位時(shí)是否有郵件的激光檢測(cè)開(kāi)關(guān)。一區(qū)~五區(qū)代表五個(gè)不同地區(qū)，分別裝入各類郵件。 3系統(tǒng)硬件組成 3.1條形碼掃描器 條碼的掃描需要掃描器，掃描器利用自身光源照射條碼，再利用光電轉(zhuǎn)換器接受反射的光線，將反射光線的明暗轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。不論是采取何種規(guī)則印制的條碼，都由靜區(qū)、起始字元、數(shù)據(jù)字元與終止字元組成。有些條碼在數(shù)據(jù)字元與終止字元之間還有校驗(yàn)字元。 3.2撥碼器 撥碼器主要功能是接受條碼掃描器傳來(lái)的信號(hào)，通過(guò)條碼掃描器

10、的信號(hào)來(lái)完成信息的轉(zhuǎn)換，另一功能就是對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字過(guò)濾，以便得到穩(wěn)定的輸出信號(hào)，從而準(zhǔn)確的傳送到PLC中進(jìn)行指示。當(dāng)條碼掃描器無(wú)法正確讀出編碼時(shí)，撥碼器輸出一個(gè)固定信號(hào)，系統(tǒng)中紅燈閃爍，無(wú)法運(yùn)行。 3.3PLC選擇 PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求需要25個(gè)輸入點(diǎn)，14個(gè)輸出點(diǎn)

11、，以及PLC功能，選擇FX2N—64MR的PLC。 3.4觸摸屏 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤(pán)。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。本系統(tǒng)采用三菱觸摸屏GT1055。 3.5主電路圖 根據(jù)設(shè)備需求及控制要求畫(huà)出如圖3.1所示的主

12、電路圖。 圖3.1 主電路圖 4系統(tǒng)軟件組成 4.1控制流程圖 根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計(jì)如圖4.1所示的流程圖。 郵件入箱 紅燈停，綠燈滅 編碼是否可識(shí) 啟 動(dòng) 綠燈亮，紅燈滅 主電機(jī)運(yùn)行 條形碼檢測(cè) 讀取編碼信息 否 是 紅燈閃爍 主電機(jī)停止 復(fù)位 圖4.1 控制流程圖 4.2 I/O接口 根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸

13、出端口，繪制 如表4.2的I/O接口。 表4.2 I/O接口分配表 輸入 編號(hào) 輸出 編號(hào) 撥碼器1號(hào)信號(hào)線 X0 綠燈L1 Y0 撥碼器2號(hào)信號(hào)線 X1 紅燈L2 Y1 撥碼器3號(hào)信號(hào)線 X2 1號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)KM1 Y2 撥碼器4號(hào)信號(hào)線 X3 2號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)KM2 Y3 撥碼器5號(hào)信號(hào)線 X30 3號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)KM3 Y4 光電開(kāi)關(guān)1（SQ1） X4 4號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)KM4 Y5 光電開(kāi)關(guān)2（SQ2） X5 主電機(jī)正轉(zhuǎn)KM5 Y6 光電開(kāi)關(guān)3（SQ3） X6 主電機(jī)反轉(zhuǎn)KM

14、6 Y7 光電開(kāi)關(guān)4（SQ4） X7 1號(hào)電機(jī)反轉(zhuǎn)KM7 Y10 光電開(kāi)關(guān)5（SQ5） X10 2號(hào)電機(jī)反轉(zhuǎn)KM8 Y11 接近開(kāi)關(guān)1（SQ6） X11 3號(hào)電機(jī)反轉(zhuǎn)KM9 Y12 接近開(kāi)關(guān)2（SQ7） X12 4號(hào)電機(jī)反轉(zhuǎn)KM10 Y13 接近開(kāi)關(guān)3（SQ8） X13 繼電器KA Y14 接近開(kāi)關(guān)4（SQ9） X14 郵件進(jìn)入檢測(cè)KM11 Y15 接近開(kāi)關(guān)5（SQ10） X15 激光傳感器（SQ11） X16 行程開(kāi)關(guān)1（SQ12） X17 行程開(kāi)關(guān)2（SQ13） X20 行程開(kāi)關(guān)3（SQ14

15、） X21 行程開(kāi)關(guān)4（SQ15） X22 行程開(kāi)關(guān)5（SQ16） X23 行程開(kāi)關(guān)6（SQ17） X24 行程開(kāi)關(guān)7（SQ18） X25 行程開(kāi)關(guān)8（SQ19） X26 行程開(kāi)關(guān)9（SQ20） X27 4.3 PLC外部接線圖 根據(jù)PLC系統(tǒng)控制要求，設(shè)計(jì)如下圖4.3所示的接線圖。 圖4.3 外部接線圖 4.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

16、根據(jù)控制要求，畫(huà)出如圖4.4所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 X7 T0 K10 C4 K9999 C3 K9999 C2 K9999 Y5 Y4 C1 K9999 Y3 C0 K9999 Y2 X1 S23 X11 X12 X13 X14 X15 X3 X2 X3 X2 X3 X3 X3 X2 X2 X2 X1 X0 X1 X0 X0 X1 X0 X1 X0 X7 X6 X5 X4 T0 X0 X1 X2 X3 S22

17、X0 X2 X1 X3 X3 X2 X1 X0 X3 X2 X1 X3 X2 X1 X6 X0 X5 X0 X4 S21 Y15 Y15 S20 M0 S0 M8002 SET Y0 Y6 SET RST Y6

18、 Y10 Y11 Y12 Y13 S20 M11 S0 M11 RST Y6 S24 X22 X17 X20 X21 圖4.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 4.5觸摸屏界面 4.5.1 觸摸屏操作流程 1.雙擊打開(kāi)如圖4.5所示的觸摸屏軟件圖標(biāo)。 圖4.5 GT Designer2圖標(biāo) 2. 點(diǎn)擊“新建”，創(chuàng)建新的工程或打開(kāi)原有的工程文件。見(jiàn)圖4.6。

19、 圖4.6 工程選擇 3. 點(diǎn)擊“新建”后，出現(xiàn)“新建工程向?qū)А睂?duì)話窗口，如下圖4.7所示，軟件下面將對(duì)觸摸屏的系統(tǒng)，連接和界面進(jìn)行向?qū)гO(shè)置。 圖4.7 新建工程向?qū)У拈_(kāi)始 4. 點(diǎn)擊下一步就進(jìn)行系統(tǒng)選擇設(shè)置。在這里可以設(shè)置觸摸屏的型號(hào)，通過(guò)下拉列表可以選擇支持的觸摸屏型號(hào)，我們?cè)O(shè)備配置的是GT114**—V—C行的，所以只需選擇GT114**—V—C（640x480）。如圖4.8所示。

20、 圖4.8 選擇GOT類型 5. 點(diǎn)擊“下一步”，對(duì)GOT類型和顏色選擇進(jìn)行確認(rèn)，如果不用更改就單擊“下一步”，進(jìn)入“連接機(jī)器設(shè)置”。如圖4.9所示。 連接機(jī)器：設(shè)置人機(jī)界面觸摸屏監(jiān)控的外設(shè)。本系統(tǒng)設(shè)置成MELSEC_FX。 常用設(shè)置注解如下 MELSEC—FX 三菱FX系列PLC 松下—FP 松下FP0，F(xiàn)P1系列PLC SIEMESN—S7 300 西門(mén)子S7— 300系列PLC FREQROL 三菱變頻器

21、 圖4.9 連接機(jī)器是FX2N的PLC 6. “IF”設(shè)置和“通訊驅(qū)動(dòng)程序” 通過(guò)這項(xiàng)設(shè)置，確定外部設(shè)備的鏈接口，如果GOT是通過(guò)RS422口對(duì)PLC等外部設(shè)備進(jìn)行通訊的，就將此項(xiàng)設(shè)置成“標(biāo)準(zhǔn)RS422”。下一步，“通訊驅(qū)動(dòng)程序”的窗口中，如果選擇PLC設(shè)置，則此項(xiàng)只有一種驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)置成MELSEC—FX即可，再下一步進(jìn)行確認(rèn)。如圖4.10所示。 圖4.10 “IF”設(shè)置和“通訊驅(qū)動(dòng)程序” 7. 確認(rèn)選擇的“IF"和“通訊驅(qū)動(dòng)程序”設(shè)置，單擊“下一步”，結(jié)束硬件方

22、面的設(shè)置。 開(kāi)始畫(huà)面切換的設(shè)置，定義了基本畫(huà)面軟元件之后，就可以確認(rèn)并結(jié)束向?qū)У脑O(shè)置。如圖4.11。 圖4.11 點(diǎn)擊結(jié)束 8. 通過(guò)向?qū)Ы⒑霉こ毯?，出現(xiàn)如圖4.12所示“畫(huà)面的屬性”對(duì)話框，在“標(biāo)題”欄中輸入“郵件分揀系統(tǒng)”，選擇“指定背景色”選框，在“圖樣背景色”中選擇合適的顏色，確定后可進(jìn)入畫(huà)面的制作。這部分設(shè)定也可在畫(huà)面制作過(guò)程中通過(guò)菜單欄或GT DESIGNER2主界面中的“畫(huà)面屬性”來(lái)設(shè)定或更改。

23、 圖4.12 畫(huà)面屬性的設(shè)定 9.制作按鈕 這里以”啟動(dòng)按鈕”為例說(shuō)明。單擊菜單欄中的“對(duì)象（O）”，選擇“開(kāi)關(guān)”中的“位開(kāi)關(guān)”（或者點(diǎn)擊對(duì)象工具欄的，從顯示的子菜單中選擇“位開(kāi)關(guān)”），鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)?后，點(diǎn)擊希望放置的位置，進(jìn)行放置。此時(shí)在界面出現(xiàn)一個(gè)位開(kāi)關(guān)，由于沒(méi)有設(shè)置圖形，該按鈕只是一個(gè)黑框，單擊鼠標(biāo)右鍵或按下鍵盤(pán)上“ESC”鍵，退出放置元件；雙擊剛放好的開(kāi)關(guān)，出現(xiàn)如圖4.13所示的位開(kāi)關(guān)對(duì)話框，選擇該按鈕的“動(dòng)作”類型為“點(diǎn)動(dòng)”，完成位開(kāi)關(guān)的基本設(shè)定。 圖4.13 位開(kāi)關(guān)基本設(shè)定定 10

24、. 位開(kāi)關(guān)的“基本”選項(xiàng)設(shè)置完后，可鼠標(biāo)點(diǎn)擊“指示燈”，出現(xiàn)如圖4.14所示的指示燈設(shè)置對(duì)話框，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“其他”按鈕，出現(xiàn)如圖4.14的圖像一覽表，點(diǎn)擊“庫(kù)”，在“庫(kù)”的下拉菜單中選擇“Real Lamp Figure”，顏色選擇“綠色”，選擇圖中的88_05_0_G,此為該位開(kāi)關(guān)“OFF”狀態(tài)時(shí)的圖形，點(diǎn)擊確定按鈕,完成“OFF”狀態(tài)時(shí)的設(shè)置；同樣的方法，設(shè)置“ON”狀態(tài)時(shí)的圖形設(shè)置，按鈕圖形選擇如圖4.14中的87_05_1-G，完成該按鈕的圖形配置。 圖4.14 位開(kāi)關(guān)指示燈設(shè)定對(duì)話框

25、 圖4.15 觸摸屏控制 4.6 梯形圖 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我得到了馬老師的全力幫助和耐心指導(dǎo)，在此我向老師表示崇高的敬意和由衷的感謝。 大學(xué)三年的生活轉(zhuǎn)眼就過(guò)去了，這幾年是我人生中最重要的學(xué)習(xí)階段。我不僅學(xué)到可豐富的專業(yè)知識(shí)，而且還學(xué)到了終身受用的學(xué)習(xí)方法和積極地生活態(tài)度。母校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和老師廣博的知識(shí)令我敬佩。各位老師的悉心授課使我對(duì)電氣

26、專業(yè)有了更豐富、更全面的認(rèn)識(shí)，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，讓我能夠完成一個(gè)課題，并在這個(gè)過(guò)程中，給予我各種方便，使我在即將離校的最后一段時(shí)間里，能夠更多地學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。 此時(shí)此刻，我要感謝機(jī)電系的全體老師在這三年里對(duì)我教導(dǎo)和幫助，我從她們身上學(xué)到的不僅是專業(yè)知識(shí)，而且還學(xué)到了她們對(duì)知識(shí)孜孜不倦的追求及做人的品質(zhì)，這將使我終身收益，在此我表示由衷的感謝。 參考文獻(xiàn) 1 廖常初，PLC編程及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社。 2 史國(guó)生，電氣控制與可編程控器技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社。 3周萬(wàn)珍，高鴻斌。PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用，電子工業(yè)出版社。 4王永華譯．現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社。 5 張萬(wàn)忠、劉明芹．電器與PLC控制技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 29